水下图像是获得水下场景信息的重要媒介之一,在水下探测、海洋研究等领域都扮演着重要角色。然而,光在水下传播时会与水体产生强烈的吸收与散射作用,导致水下成像质量下降,严重限制了水下的可视范围。因此,水下成像及复原技术在水下救援、海洋探索以及海洋目标识别等领域都有着重大意义和实际价值。本文首先针对水下图像中散射光去除的问题,采用分层思想分离图像中的散射光,实现了水下图像复原,提高了水下图像的质量;其次针对水下场景中存在光源干扰,导致图像复原效果较差的问题,提出了抑制光源干扰的水下图像复原方法,降低了光源干扰对图像复原的影响。本文主要研究内容如下:（1）针对水下图像中散射光去除的问题,提出了一种基于图像分层去散射的水下图像复原方法。建立了水下图像分层模型,利用基于高斯混合模型（Gaussian mixture model）的层先验来约束目标层和散射层,并采用了一种简单有效的优化方法来优化求解,实现散射光的准确分离。为保证先验信息的准确性和有效性,通过统计水下图像块的分布特性,对目标层和散射层进行高斯混合建模。实验结果表明,该方法能有效地降低散射光对图像的影响,提高图像的清晰度。（2）针对水下场景中光源干扰影响图像复原的问题,提出了一种抑制光源干扰的水下图像复原方法。建立了考虑光源干扰的水下成像模型,利用光源辐射层和无光源干扰的水下图像层梯度分布不同的特点来分离光源辐射,在获得无光源干扰的水下图像层后,再进行全局背景光和水下透射率的估计,降低了光源干扰对参数估计的影响。实验结果表明,本文提出的抑制光源干扰的水下图像复原方法,有效降低了光源对图像的影响,显著提升水下场景的可视性。（3）针对本文提出的水下图像复原方法的有效性评价,开展了定性和定量的实验对比分析。在水下合成图像数据集、水下自然图像数据集以及实验室的模拟数据中对本文方法进行了测试,利用客观质量评价指标定量评价本文方法的复原结果,并与其他方法进行了对比分析,对比分析结果验证了本文方法的有效性。